Alternative Wege einer endogenen Biosynthese der N-Glycolylneuraminsäure in menschlichen Mammakarzinomzellen

N-Glycolylneuraminsäure gehört zur Klasse der Sialinsäuren, einer Gruppe acidischer Zucker mit einem Grundgerüst aus 9 Kohlenstoffatomen. Sialinsäuren sind von zentraler Bedeutung für das zelluläre System, da sie die terminale Position auf Glykanketten einnehmen. In dieser Position sind sie das erste Molekül, mit dem andere Zelloberflächen- moleküle in Berührung kommen. Neu5Gc und Neu5Ac (N Acetylneuraminsäure) sind in tierischen Organismen die am häufigsten vorkommenden Sialinsäuren; im menschlichen Organismus fehlt Neu5Gc, weil das Enzym, das den letzten Schritt der Neu5Gc-Synthese katalysiert, nicht funktional ist. Deswegen enthalten normale menschliche Zellen keine Neu5Gc, und der Organismus entwickelt Antikörper gegen Glykane, die Neu5Gc enthalten. In be-stimmten Krebsformen läßt sich Neu5Gc wieder auf der Oberfläche detektieren. Die leitende Frage für die vorliegende Arbeit war es, ob es eine endogene Neu5Gc-Synthese gibt. Hierzu wurden Mammakarzinomzellen in tierserumfreien Medium gezogen, um die exogene Zufuhr von Neu5Gc zu stoppen und so einen möglichen endogenen Beitrag am Neu5Gc-Gehalt zu detektieren. Nachdem sichergestellt war, daß auch nach langandauernder serumfreier Kultur ein Teil der Zellen Neu5Gc enthält, bestand der nächste Schritt in einer Suche nach dem endogenen Biosyntheseweg. Es ist hinreichend bekannt, daß gamma-Aminobuttersäure (GABA) in Krebszellen in größerem Umfang vorkommt als in normalen Zellen. Wir versuchten zu verifizieren, ob Neu5Gc durch den Katabolismus des GABA zu Glycolyl-CoA hergestellt wird; nach diesem Abbau könnte die Glycolyl-Gruppe auf Glucosamin übertragen und der Sialinsäurebiosynthese zugeführt werden. Durch Enzym-assays und Radiomarkierung von Metaboliten konnte diese Hypothese bestätigt werden. Anschließend sollten die Befunde durch eine Genexpressionsanalyse validiert werden, da das Vorkommen einiger Formen von Sialinsäuren stark durch eine Hoch- oder Herunterregulierung von Genen beeinflußt wird. Ergebnis der Analyse war, daß zwei der Enzyme, die GABA in den Fettsäuremetabolismus einspeisen, hochreguliert sind; Gene des Zuckerstoffwechsels wiesen allerdings keine Expressionsunterschiede auf. Resümee der vorliegenden Arbeit ist, daß das Vorkommen von Neu5Gc in Krebszellen von mehreren Parametern abhängt, wie etwa dem Vorkommen von GABA und anderen Metaboliten, der Aktivität der Glykosyltransferasen und der Menge an Glykoproteinen, die auf der Zelloberfläche exprimiert werden. Es zeichnet sich ab, daß die endogene Neu5Gc-Synthese Parallelen zur de novo-Synthese einer deaminierten Sialinsäure (KDN) in Krebszellen aufweist. Für KDN wurde gezeigt, daß ihr Gehalt in der Zelle direkt von der Verfügbarkeit von Metaboliten wie Mannose abhängt. Neu5Gc könnte sich ebenso als ein Seitenaspekt des Sialinsäuremetabolismus in humanen Krebszellen erweisen - ohne jene biologischen Funktionen zu besitzen, die sie in tierischen Zellen hat